Циклони, антициклони, тайфуни, урагани, торнадо, смерчі — ці явища викликані вихровими рухами в атмосфері, що супроводжуються опадами (великими чи меншими). Розглянемо характеристики та умови виникнення цієї стихії.

Рух повітряних мас в атмосфері

В атмосфері нашої планети існує постійна циркуляція повітряних мас з перенесенням енергетичної та речовій складових. Рух відбувається:

з півночі на південь і в протилежну сторону (меридіональне);

з заходу на схід і в протилежну сторону (широтне).

У тропосфері, крім меридіональних і широтних перенесення повітряних мас, присутні вихрові рухи атмосфери, що супроводжуються опадами — циклони і антициклони.


Ці явища викликають зміну кліматичних умов в усіх регіонах планети. У нижніх шарах тропосфери, в тропічній зоні, повітряні маси нагріваються досить сильно. При цьому повітряні маси наповнені вологою (особливо над океанами). Розігріте повітря піднімається вгору, до висоти 1000-1200 метрів, де починає охолоджуватися з подальшим утворенням хмарності. На місце піднятих теплих мас приходять холодні північні (у північній півкулі). Теплі повітряні маси захоплюються силою Коріоліса, викликаної обертанням Землі. Вони починають рухатися не тільки вгору, але і по горизонталі, відхиляючись при цьому від прямолінійного напрямку в північній півкулі на північний схід. Холодні маси йдуть на південно-захід (у південній півкулі повітряні маси рухаються строго протилежно). Так формуються пасати.


Водна поверхня океану, прогріта до кінця літа і початку осені, надає можливість формування інших повітряних мас, наповнених вологою, - мусонів. Їх напрямок строго протилежне пассатам. Теплове рівновагу планети зберігається за рахунок глобального междуширотного перенесення: тепла з тропічних широт у високі, холоду приполярних (високих) широт до тропіків. Циклонічна діяльність атмосфери заснована на зв'язку тропічної циркуляції з вихровою діяльністю повітряних мас помірних широтах.

Циклогенез

Під ці терміном розуміється формування, розвиток або згортання вихрового руху атмосфери, що супроводжується опадами. Тобто просто будь-якого циклону — вихор з низьким тиском всередині. «В надрах» циклонів північного півкулі дмуть вітри проти годинникової стрілки. Нижня область циклону характеризується відхиленням вітру до його центру. Сучасна метеорологія поділяє циклонічні вихори на два типи: за місцем їх походження і подальшої діяльності — тропічні і внетропические (циклони помірних широт). Перші утворюються в зоні тропіків, при розвитку досягають розміру до тисячі кілометрів (дуже рідко більше). Другі — вихровий рух атмосфери в зоні помірних і приполярних широт. Внетропические циклони досягають величезних (до декількох тисяч кілометрів) розмірів. Швидкість вихрового руху повітря в тропічних циклонах величезна, може досягати штормових значень. Ці вихори можуть при переміщенні стати внетропическими.

Умови, необхідні для формування тропічного вихрового руху

Для того щоб утворився тропічний ураган, необхідно, щоб навколишній повітря було насичене вологою (це дає фактор нестабільності). Вода в океані прогрівається на глибину в п'ятдесят метрів, до температури понад двадцяти шести градусів Цельсія. При конденсації парів у нижніх шарах тропосфери повітря повинен дуже швидко прохолоджуватися (це основне джерело енергії циклону).

Тайфуни і урагани - тропічні циклони

На Далекому Сході і в країнах Південно-Східної Азії, тропічні вихрові рухи атмосфери супроводжуються опадами, називають тайфунами. У країнах Північної та Південної Америк — ураганами (в індіанців майя бог вітру — Хуракан). Якщо швидкість бурі при штормі перевищить сто сімнадцять кілометрів на годину, то це вже ураган. Тропічні циклони приносять зливові дощі. На морі, під час тайфуну і урагану, виникають величезні хвилі. Але вони слабшають, потрапляючи під дією вітрів на сушу. Зливи, викликані тропічними циклонами, проливаються в глибині суші на відстанях до сорока кілометрів. Це дуже важливо для пом'якшення сухого клімату континентів. Самі циклони переносять енергетичний запас з одного місця планети в інше, з тропіків в зони помірного клімату. Це важливо для глобальних циклонічних процесів в атмосфері, тому що приводить до зближення температур на планеті, вирівнюючи клімат і роблячи його більш м'яким.

Внетропические циклони і антициклони

Величезні за розмірами (кілька тисяч кілометрів) вихрові рухи атмосфери, що супроводжуються опадами і виникають у помірних і приполярних зонах, називаються внетропическими циклонами і антициклонами. Повітряні вихори в північних циклонах обертаються в ту ж сторону, що і північні тайфуни. З приходом такого урагану встановлюється погана погода, а ось антициклон приносить ясний і сонячний день.

Виникнення циклонів помірних широт

Щоб представляти механізм виникнення цих утворень, необхідно оперувати поняттям атмосферного фронту. У першому наближенні — це просто межа, що розділяє дві різні повітряні маси.
Насправді це зона в кілька десятків кілометрів, нахилена під кутом в один градус. У випадку теплого фронту її нахил лежить в бік руху (вона як би охоплює зверху холодну масу). При холодному — навпаки, у протилежний бік переміщення. Рівняння руху атмосфери виражається через формулу Макса Маргулеса (австралійського метеоролога). Взаємодія теплого і холодного фронтів призводить до утворення циклонического вихору. При такій зв'язку частина теплого фронту впроваджується в холодну масу у вигляді витягнутого «мови». При цьому тепле повітря піднімається вгору, як більш легкий. Під час цієї взаємодії відбуваються два процеси, що призводять до циклоническому вихору. Молекули пари (води), піднімаючись, починають обертатися: на них діє магнітне поле Землі. Вони втягують у це обертальне рух весь навколишній повітря. В результаті з нього і молекул води утворюється величезний вир. Нагорі повітряні маси охолоджуються. При цьому відбувається конденсація водяної пари, який перетворюється в хмари (це наступні дощ, град, сніг). Така погода з негодою може затриматися на кілька днів, а то і тижнів. Це буде залежати від «довголіття» циклону: чим більше надходження теплого повітря, тим довше існує циклон.

Виникнення антициклонів

Виникнення цього вихору обумовлено опусканням атмосферних мас, коли вони нагріваються з оточуючими масами, без обміну теплотою. При цьому процесі вологість всередині падає, а це тягне за собою випаровування вже наявних хмар. Під дією магнітного поля Землі молекули води починають обертатися — у північних антициклонах — за годинниковою стрілкою. Стійка погода при цьому процесі може тривати до трьох тижнів.